علیرضا فتحی: از زمان ارسال ماهواره اسپوتنیک-1(Sputnik-1) به فضا برای مخابره تنها یک سیگنال به زمین مسیر طولانی و پر فراز و نشیبی طی شده است. اکنون ماهوارهای ده کیلوگرمی ساخته شده در یک دانشکده هوافضا در آمریکا نتایج مهمی در آینده مخابرات ماهوارهای ایفا میکند. احتمالا 60 سال پیش و در آغاز عصر فضا کسی تصور نمیکرد که غیر از سازمانهای عظیم دولتی، نهاد یا سازمان دیگری از عهده ساخت ماهواره بر بیاید؛ همانطور که امروز تصور این که روزی هر دانشگاه بتواند ماهوارهاش را خود به فضا پرتاب نماید برای ما سخت است. در مطلب حاضر با نگاهی به تاریخچه ماهوارههای دانشجویی جهان و مرور برخی از مهمترین ماهوارههای دانشجویی، به معرفی این دسته از ماهوارهها خواهیم پرداخت.
با وجود قدرتنمایی آمریکا و شوروی در آغاز عصر فضا و ثبت تمامی اولینهای این عرصه نام دو کشور، اولین ماهواره دانشجویی جهان در کشور استرالیا ساخته شد. ماهواره استرالیس-اسکار 5Australis-OSCAR 5) ) را دانشجویان دانشگاه ملبورن (Melbourne University) در سال ۱۹۷۰ ساختند و به کمک ناسا به فضا پرتاب کردند. این ماهواره مخابراتی آماتور تنها ۶ هفته در مدار دوام آورد و پس از خالی شدن باتریها به فعالیت خود پایان داد. استرالیس-اسکار 5 تنها با 600 دلار استرالیا که تقریبا معادل 417 دلار آمریکا میباشد ساخته شد و در ساخت آن از چسب نواری برای چسباندن آنتنها و فنر تخت خواب برای پیادهسازی ماهواره در فضا استفاده شده بود!
Australis-OSCAR 5
از ماهوارههای دانشجویی ساختهشده در دهه 70 اطلاعات دقیقی در دسترس نیست اما میتوان آغاز دهه 80 را زمانی دانست که دانشگاهها به صورت جدیتر بحث ساخت ماهوارههای دانشگاهی را دنبال کردند. در این دهه ماهوارههای UoSAT-1,2 متعلق به دانشگاه بریتانیایی سوری (University Of Surrey) و ماهوارههای NUSAT و WO-18 از دانشگاه یوتاه آمریکا (University of Utah) به فضا پرتاب شدند. این چهار ماهواره نسبت به ماهوارههای دانشجویی امروزی از سه لحاظ متفاوت بودند: نخست آنکه نسبتا ماهوارههای بزرگی بودند و به طور میانگین بالای 50 کیلوگرم وزن داشتند، دوم آنکه ماموریتهای واقعی (و نه علمی-آموزشی) داشتند، و سوم اینکه طول عمر همه آنها بیش از 1 سال بود.
UoSAT-2
از ابتدای دهه 90، چندین دانشگاه در آمریکا شامل دانشگاههای استنفورد (Stanford University) و آریزونا (Arizona State University)، دانشگاههایی در اروپا، آسیا و آفریقا کار بر روی ماهوارههای دانشجویی را آغاز کردند. بدین ترتیب طی یک بازه ده ساله 32 ماهواره دانشجویی در سرتاسر جهان ساخته شد که وزن آنها یک روند نزولی را طی مینمود و تا اواخر این دهه دو نکته تقریبا در مورد ماهوارههای دانشجویی تثبیت شده بود: یکی آنکه این ماهوارهها توسط دانشجویان و با نظارت اساتید دانشگاه ساخته میشوند و فارغالتحصیلان فعال در صنعت یا اساتید نقش اصلی را در توسعه ماهواره نداشتند، دوم آنکه ماموریت ماهوارههای دانشجویی غالبا علمی، آموزشی و یا آزمایش فناوری بود نه ماموریتهای واقعی.
در سال 1999 پروفسور باب تویگز (Bob Twiggs) ایده ساخت ماهوارههای مکعبی را مطرح کرد و برای نخستین بار استانداردی را برای ساخت ماهواره ارائه داد که به صورت جهانی مورد پذیرش واقع شد: مکعبی با ضلع 10 سانتیمتر و وزن تقریبا 1.3 کیلوگرم. از سال 1999 تا 2019 بیش از 2300 نانوماهواره و ماهواره مکعبی به فضا پرتاب شد که 749 عدد از این تعداد متعلق به دانشگاهها بودند. از مهمترین نمونههای اخیر این ماهوارهها میتوان به ماهواره ESEO حاصل همکاری بیش از ۶۰۰دانشجو از ۱۰دانشگاه در سرتاسر اروپا و با حمایت سازمان فضایی اروپا (ESA)، ماهواره لئوپاردست-۱ (LEOPARDSat-1) از دانشگاه سینسیناتی آمریکا (University of Cincinnati) و ماهواره مکعبی اسپیس-هاوک (SPACE-HAUC) ساخت دانشجویان مقطع کارشناسی دانشگاه لاول ماساچوست (University of Massachusetts, Lowell) اشاره کرد. ماهواره ESEO چندین فناوری توسعهیافته در دانشگاههای مختلف از جمله دانشگاه بوداپست مجارستان (University of Budapest)و دانشگاه کرانفیلد بریتانیا (Cranfield University)را در مدت 6ماهه ماموریت خود آزمایش کرد، ماهواره لئوپاردست-1 کاهش تشعشعات را مطالعه کرده و از این طریق به ناسا و محققین هوافضا کمک میکند تا لباسهای فضایی و تجهیزاتی توسعه دهند که بتوانند در مقابل تشعشعات مقاومت کنند؛ با این امید که در آینده ناسا بتواند لباسهای فضانوردی مناسب برای سفر به مریخ را تولید کند؛ و ماهواره اسپیس-هاوک در صورت موفقیت اثبات قابلیت مخابره داده در باند X در پلتفرم ماهوارههای مکعبی یکی از مشکلات مهم در ماموریتهای تصویربرداری ماهوارههای مکعبی را حل خواهد کرد
SPACE-HAUC
در سالهای اخیر، فعالیت در زمینه ساخت ماهوارههای دانشجویی در آسیا و آفریقا نیز افزایش یافته است. اوباکوست (UBAKUSAT) از دانشگاه فنی استانبول ترکیه (Istanbul Technical University)، Nigeria EduSat-1 از دانشگاه آکوره نیجریه (Federal University of Technology Akure)، نیگای (Negai) از دانشگاه سوکای ژاپن (Soka University)، غناست-1 (GhanaSat-1) از دانشگاه آل نیشنز غنا (All Nations University) و استودست-1 (STUDSAT-1) حاصل تلاش چند دانشگاه از هند، نمونههایی از گسترش ماهوارههای دانشجویی در سرتاسر جهان هستند.
برنامههای حمایتی ساخت ماهوارههای دانشجویی
کشورهایی که ساخت ماهواره دانشجویی در آنها به صورت جدیتر دنبال میشود، برای تسهیل روند ساخت ماهواره و ارائه تجربهای بهتر برای دانشجویان، برنامههای حمایتی را طراحی نموده و بودجههای سالیانهای را برای این برنامهها در نظر میگیرند. در ادامه نمونههایی از این برنامهها مورد اشاره قرار میگیرد:
برنامه الانا (ELaNa): این برنامه که نام آن مخفف عبارت «پرتاب آموزشی نانوماهوارهها» میباشد، توسط ناسا برای جذب دانشجویان به فعالیتهای فضایی راهاندازی شده و طی آن دانشجویان در تمامی مراحل طراحی، مونتاژ و آزمایش محمولهها از مشاوره مهندسین ناسا بهره میگیرند؛ ضمنا هر سری از ماهوارههای ساخته شده در یک پرتاب دستهجمعی به فضا ارسال میشود. البته به منظور کاهش زمان انتظار پرتاب ماهوارههای دانشجویی، از سال 2015 ناسا با شرکت آمریکایی/نیوزیلندی راکت لب (Rocket Lab) قراردادی برای پرتاب ماهوارههای دانشجویی منعقد کرد. تا سال 2017 تعداد 151 ماهواره مکعبی تحت پوشش برنامه الانا قرار گرفته بودند که اکثرا متعلق به دانشگاهها بودند و 49 عدد از آنها به فضا پرتاب شدند.
برنامه FYS (Fly Your Satellite!): این برنامه که هدف اصلی آن رسیدگی به ماهوارههای دانشجویی در سال 2013 توسط سازمان فضایی اروپا راهاندازی شد. برنامه FYS فرصتی را برای دانشجویان فراهم میکند تا از دانش و تجربیات فنی مهندسین سازمان فضایی اروپا استفاده کنند و با آموزش طراحی، توسعه و صحتسنجی ماهواره سعی در افزایش احتمال موفقیت ماموریتها دارد. این برنامه از 4 فاز تشکیل شده است: ساخت ماهواره، آزمایش ماهواره، آمادهسازی ماهواره برای پرتاب و کنترل ماهواره برای انجام ماموریتها پس از پرتاب. وظیفه مدیریت برنامه FYS بر عهده دفتر آموزش سازمان فضایی اروپا میباشد.
برنامه ISRO/URSC: این برنامه حاصل همکاری مرکز تحقیقات فضایی هند (ISRO) و مرکز ماهوارهای URSC (U R Rao Satellite Centre) از زیرمجموعههای ایسرو، میباشد. هدف این سازمان از راهاندازی برنامه مذکور آمادهسازی دانشجویان برای حضور در بازار تجاری فضایی در مقیاس جهانی در آینده است. طی سالهای اخیر چند دانشگاه در فعالیتهای فضایی با ایسرو همکاری داشتهاند و به غیر از ماهوارههای دانشجویی بعضا وظیفه توسعه محموله را نیز بر عهده گرفتهاند. برای جهتدهی به فعالیتهای دانشگاهی، این سازمان آنها را به سمت برنامه سنجش از دور خود هدایت کرده است. طبق آمار در دسترس از سال 2009 تا 2017، 9 ماهواره با حمایت برنامه ISRO/URSC ساخته و به فضا ارسال شدهاند.
برنامه SSS) Student Small Satellite): برنامه ماهواره دانشجویی کوچک متعلق به سازمان همکاریهای فضایی آسیا و اقیانوسیه (APSCO) میباشد و در سال 2010 با هدف آموزش دانشجویان کشورهای عضو اپسکو برای مطالعه فناوری فضایی و مهندسی ماهواره از طریق ساخت ماهواره دانشجویی و توسعه برنامههای آموزشی فضایی در این کشورها راهاندازی شد. طی جلساتی که طی سالهای 2011 تا 2015 بین کشورهای عضو اپسکو برگزار گردید، پروژه SSS قرار است که آموزشهای عملی در این زمینهها را در اختیار دانشگاهها، موسسات و شرکتهایی از کشورهای عضو قرار دهد: طراحی سامانههای ماهواره و مهندسی سامانهها، طراحی و توسعه محموله و زیرسیستمهای ماهواره، مونتاژ و تست ماهواره، پرتاب و اپراتوری ماهواره و پردازش دادههای ماهوارهای. بر این اساس در سالهای 2017 و 2018 قرارداد توسعه سه ماهواره SSS-1، SSS-2A و SSS-2B بین اپسکو و دانشگاههایی از کشورهای عضو به امضا رسید. لازم به ذکر است که هنوز این ماهوارهها به فضا پرتاب نشدهاند.
با وجود پیشرفتهایی که در زمینه ماهوارههای دانشجویی رخ داده است، همچنان سوالهایی نیز بیپاسخ باقی مانده است. به عنوان مثال، اکنون که این ماهوارههای چند کیلوگرمی، نسبت به ماهوارههای چندصد کیلوگرمی تجربه عملی بهتری را برای دانشجویان فراهم میکنند، آیا ماهوارههای چند گرمی گزینه بهتری از لحاظ طراحی، مونتاژ و شانس پرتاب هستند یا پیچیدگیهای فنی مانعی در این مسیر میباشد؟ آیا کاهش طول مدت ماموریت و به دنبال آن سادهسازی روند طراحی و آموزش محدودیتی دارد؟ به بیان سادهتر آیا ساخت یک ماهواره دانشجویی با مدت زمان ماموریت 1 روزه توجیه دارد؟ پاسخ به این سوالها و سوالهای دیگر در مورد ماهوارههای دانشجویی نیازمند انجام پروژههای تحقیقاتی چه در آمریکا و چه در کشورهای دیگر میباشد؛ پروژههایی که فعلا جای آنها خالیست.
ماهوارههای دانشجویی در ایران
در کشور ما شاید مفهوم ماهوارههای دانشجویی هنوز به آن صورتی که باید، جا نیفتاده است. پروژههای ساخت ماهوارهای که به دانشگاهها سپرده میشود عموما ماموریتهای علمی، آموزشی و یا آزمایش فناوری ندارند بلکه با هدف انجام ماموریتهای واقعی و کاربردی تعریف میشوند. برعکس کشورهای دیگر که همانطور که ذکر شد در آنها سازمانهای دولتی و نهادهای فضایی، برنامههایی حمایتی را مخصوص پروژههای ماهواره دانشجویی راهاندازی میکنند که مهمترین هدف آنها افزایش اطلاعات دانشجویان و کسب تجربه در زمینه ساخت ماهواره میباشد. البته که داشتن ماهوارههای سنجشی و مخابراتی کاربردی در مدار و بهرهمندی از خدمات آنها میتواند نتایج بسیار مثبتی در حوزههای مدیریت بحران، کشاورزی، نقشهبرداری و… داشته باشد؛ اما آیا بهتر نیست که ساخت اینگونه ماهوارهها به صنعت واگذار شود یا از کشورهای دیگر سفارش داده شوند و در عوض با برداشتن فشار از روی دانشگاهها، فرصت یادگیری و کسب تجربه برای دانشجویان حتی در مقطع کارشناسی نیز فراهم شود؟
پروژه SSS که در بخش قبل در مورد آن صحبت شد شاید جوابی برای پرسش فوق باشد. بنا بر اطلاعات منتشرشده در مورد این پروژه، پژوهشگاه فضایی ایران طی قراردادی با کشور چین در پروژه SSS مشارکت داشته و قصد دارد برای انجام سهم خود با دانشگاهها همکاری کند. دکتر طالب عبدالهی، مدیر پژوهش و فناوری پژوهشگاه فضایی ایران که مسئولیت انجام پروژه SSS در ایران را بر عهده دارد، میگوید: «پژوهشگاه فضایی ایران در راستای توسعه تعامل با دانشگاهها و مشارکت هر چه بیشتر این مراکز در پروژههای فضایی و بهرهمندی حداکثری از ظرفیتهای داخلی در اجرای این پروژه، مسئولیت اجرای برخی از بخشهای این پروژه را به دانشگاههای کشور سپرده که در این راستا طراحی زیرسیستم تعیین و کنترل وضعیت به دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی، محموله تصویربرداری به دانشگاه صنعتی شریف و باند S مخابراتی به دانشگاه صنعتی امیرکبیر محول شده است.»
عبدالهی در خصوص برنامههای آموزشی پروژه خاطر نشان کرد: «برنامه آموزشی طراحی شده در این پروژه در قالب سه اردوی تابستانی در نظر گرفته شده است که دوره نخست آن در سال ۲۰۱۷، در دانشگاه بیهانگ چین و دومین دوره، در سال ۲۰۱۸، در دانشگاه میدل ایست تکنیکال (Middle East Technical University) در شهر آنکاری کشور ترکیه برگزار شد و برنامه سوم آن قرار است از ۱۵ جولای تا ۲ آگوست سال ۲۰۱۹ در دانشگاه شانگهای جیاو تانگ (Shanghai Jiao Tong University) در شهر شانگهای چین برگزار شود.» وی افزود: «در این اردوهای تابستانی از هر کشور عضو اپسکو چهار دانشجو و یک عضو هیات علمی به عنوان سرپرست گروه شرکت میکنند. بنابراین، در مجموع حداقل ۴۰ عضو رسمی از ۸ کشور عضو اپسکو در این اردوهای تابستانه حضور دارند.» آنطور که از اخبار مربوط به پروژه SSS برمیآید، نحوه انجام این پروژه با پروژههای ماهوارههای دانشگاهی انجامشده در کشور ما متفاوت است. اما باید دید آیا مشارکت در انجام پروژه SSS و در نهایت موفقیت در آن خواهد توانست الگوی ساخت ماهوارههای دانشجویی در ایران را تغییر دهد یا خیر؟